第八章硫氧化物的污染控制8.1某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？解：火电厂排放标准700mg/m3。3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取0.3%。则每立方米烟气中含SO2322.4×64×103=8571mg；因此脱硫效率为8571−7008571×100%=91.8%8.2某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%，含灰为7.7%。试计算：1）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少kg的CaCO3；2）如果实际应用时CaCO3过量30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；3）脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？解：1）CaCO3+SO2+2H2O→CaSO3⋅2H2O+CO2↑100m=641kgm=1.5625kg2）每燃烧1t煤产生SO2约3.6100×2t=72kg，约去除72×0.9=64.8kg。因此消耗CaCO3m=1.3×100×64.864=132kg。3）CaSO4.2H2O生成量64.864×172=174kg；则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为1740.4=435t，同时排放灰渣77kg。8.3一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%（体积）。如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算：1）第二级工艺的回收效率为多少？2）如果第二级催化床操作温度为420。C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡时SO2的转化率为多少？其中，K=ySO3ySO2¿(yO2)0.5。解：1）由ηT=1−(1−η1)(1−η2)，99.7%=1−(1−98%)(1−η2)，解得η2=85%。2）设总体积为100，则SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。经第一级催化转化后余SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则总体积为(88.5−x2)。因此，300=x/(88.5−x2)0.156−x88.5−x/2⋅[6.978−x/288.5−x/2]0.5，由此解得x=1.6×10－3；故转化率为1−1.6×10−30.156=99%8.4通常电厂每千瓦机组容量运行时会排放0.00156m3/s的烟气（180。C，1atm）。石灰石烟气脱硫系统的压降约为2600Pa。试问：电厂所发电中有多少比例用于克服烟气脱硫系统的阻力损失？假定动力消耗＝烟气流率×压降/风机效率，风机效率设为0.8。解：动力消耗K=0.00156×26000.8W=5.07W，即约0.51%用于克服阻力损失8.5石灰石（CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为3mm，假定操作按表8－5的典型工况进行，试计算：1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？2）如果气体进口温度为180。C，离开塔顶时下降到55。C，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾滴可近似视为水滴。3）脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3发生了反应？解：1）取平均温度为T=180+552=117.5。C，此时气体密度ρ=0.94g/l（分子量取30）。显然雾滴处于牛顿区，us=1.74[3×10−3×9.8×1000/0.94]1/2=9.73m/s，因气体流速为3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。2）工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。在117.5。C下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K）由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率0.0549.0×100%=0.6%。3）CaCO3反应分率为0.91.2×100%=75%。8.6在双碱法烟气脱硫工艺中，SO2被Na2SO3溶液吸收。溶液中的总体反应为：Na2SO3+H2O+SO2+CO2－>Na++H++OH－+HSO3－+SO32－+HCO3－+CO32－在333K时，CO2溶解和离解反应的平衡常数为：[CO2⋅H2O]PCO2=Khc=0.0163M/atm，[HCO3−]⋅[H+][CO2⋅H2O]=Kc1=10−6.35M[CO32−]⋅[H+][HCO3−]=Kc2=10−10.25M溶液中钠全部以Na+形式存在，即[Na]=[Na+]；溶液中含硫组分包括，[S]=[SO2.H2O]+[HSO3－]+[SO32－]。如果烟气的SO2体积分数为2000×10－6，CO2的浓度为16%，试计算脱硫反应的最佳pH。解：在373K时，Khs=0.41，Ks1=6.6×10－3，Ks2＝3.8×10－8。[Na]－[S]=[Na+]－[SO2.H2O]－[HSO3－]－[SO32－]=[OH－]－[H+]+[SO32－]+2[CO32－]+[HCO3－]－[SO2.H2O][SO32−]=Ks2[HSO3−][H+]=Ks2Ks1KhsPso2[H+]2，[CO32−]=Ks2[HSO3−][H+]=Kc2Kc1KhcPco2[H+]2，[HCO3−]=Kc1KhcPco2[H+]。代入得[Na]−[S]=10−14[H+]−[H+]+2.1×10−13[H+]2+2×6.55×10...
